Aufbau und Beispiele der Berechnung einer THG-Bilanz nach dem SURE-EU-System

Erklärung, Aufbau und Umfang einer THG-Bilanz  

Nach den Vorgaben der RED II muss die THG-Reduzierung für die Produktion von Wärme und Strom aus Biomasse-Brennstoffen in Anlagen, die ab dem Jahr 2021 in Betrieb genommen wurden, bei 70% liegen. Dies bedeutet, dass durch die Nutzung von Biomasse-Brennstoffen im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen wie Diesel bei der Strom- und Wärmeerzeugung mindestens 70% eingespart werden müssen. Für Anlagen, die nach dem 1. Januar 2026 in Betrieb treten, wird dieser Mindestwert auf 80% angehoben. Die THG-Emissionen, die bei der Produktion von Biomasse-Brennstoffen sowie bei der Erzeugung von Strom und/oder Wärme entstehen, müssen gemäß einer bestimmten Formel der THG-Bilanz bei SURE-EU berechnet werden. 

Abbildung 1: Formel zur Berechnung der Gesamtemissionen 

Die Menge der Treibhausgase wird in einer Maßeinheit gemessen, die als Gramm CO2-Äquivalent pro Megajoule (gCO2eq/MJ) bezeichnet wird. Diese Einheit wird sowohl für die Biomasse-Brennstoffe als auch für den Strom oder die Wärme verwendet, die daraus erzeugt werden. 

Wenn aus einem Biomasse-Brennstoff sowohl Wärme als auch Strom erzeugt wird, teilt man die Menge der Treibhausgase zwischen diesen beiden auf. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Wärme zum Heizen oder Kühlen verwendet wird. 

Um zu berechnen, wie viel Treibhausgase durch Biomasse-Brennstoffe oder den daraus erzeugten Strom oder die Wärme eingespart werden, kann man verschiedene Methoden nach SURE-EU verwenden: 

• Mit Standardwerten (letzte Schnittstelle) 

• Standardwerte von den Standardfeuchtewerte sind zum Beispiel: 

• • Fall 1: Biogas aus Mais zur Elektrizitätserzeugung (offenes Gärrückstandslager): 47gCO2eq/MJ 

• • Fall 2: Biogas aus Bioabfall zur Elektrizitätserzeugung (offenes Gärrückstandslager): 44gCO2eq/MJ 

• Wirtschaftsbeteiligte können den Standardwert für die Treibhausgasminderung nur dann verwenden, um die Erfüllung der Treibhausgasminderungsvorgabe nachzuweisen, wenn  

• • Der Herstellungsweg und das Ausgangsmaterial in Anhang VI der RED II anwendbar ist, 
  • Die THG-Emissionen aufgrund von Kohlenstoffbestandsänderungen infolge von Landnutzungsänderungen (el-Wert) gleich oder kleiner „0“ sind,  
  • Und- sofern entfernungsabhängige Standardwert-Klassen verwendet werden – entsprechende Transportentfernungen entlang der Lieferkette angegeben wurden 

• Mit tatsächlichen Werten, wie in RED II beschrieben 

• • Auf jeder Stufe kann mit den tatsächlichen Werten gerechnet werden 
  • Tatsächliche Werte lassen sich nur an dem Punkt ermitteln, an dem sie in der Wertschöpfungskette entstehen (z.B. lassen sich Emissionen vom Anbau nur am Anfang der Wertschöpfungskette ermitteln) 
  • Sämtliche Angaben zu tatsächlichen THG-Emissionen müssen bei der individuellen Treibhausgasberechnung für alle Elemente der Formel gemäß RED II berücksichtigt und entlang der Wertschöpfungskette weitergegeben werden.  

• Mit einer Mischung aus Standardwerten und tatsächlichen Werten 

• Mit zerlegten Standardwerten (für bestimmte Teile der Lieferkette) 

• • Disaggregierte Standardwerte sind nur für bestimmte Elemente in der Lieferkette (eec, ep und etd) anwendbar 
  • Sollten Wirtschaftsbeteiligte bis zur letzten Schnittstelle die disaggregierten Standardwerte verwendet werden, ist auf dem Lieferpapier die Verwendung des disaggregierten Standardwertes anzugeben.  

Wenn Standardwerte bei SURE-EU verwendet werden, erhält man diese von einem bestimmten Punkt in der Produktionskette. Dann muss der Lieferant dem nächsten in der Kette nur sagen, dass er den Standardwert verwendet, und vielleicht auch, wie weit der Transport ist.  

Diese Standardwerte gelten nur für bestimmte Teile der Produktionskette. Wenn sie bis zum Ende verwendet werden, muss das auf den Lieferpapieren stehen.  

 

Anforderungen für die Berechnung der Treibhausgasemissionen anhand von tatsächlichen Werten bei SURE-EU

Erzeugung von Rohstoffen (e_ec):

Beim Anbau und Ernten von Rohstoffen sowie bei der Herstellung von Chemikalien entstehen Treibhausgase (THG). Um diese Emissionen (eec) für SURE-EU zu berechnen, müssen Daten zu Düngern, Chemikalien, Kraftstoffverbrauch, Stromverbrauch, Rohstoffen und Ernteertrag gesammelt werden. 

Landnutzungsänderungen

Bei Landnutzungsänderungen (umgewidmeten Flächen), die ab dem Stichtag 1. Januar 2008 stattgefunden haben und auf denen die Erzeugung von Biomasse nach RED II zulässig ist, müssen die durch die Landnutzungsänderung anfallenden akkumulierten THG-Emissionen berechnet und zu den übrigen Emissionswerten addiert werden. Unter Landnutzungsänderungen versteht man den Wechsel in Bezug auf die Bodenbedeckung. Zu diesen Bodenbedeckungen, gehören bewaldete Flächen, Feuchtgebiete, Ansiedlungen und sonstige Flächen. Kulturflächen und Dauerkulturen gelten als eine Landnutzung. Es gibt bestimmte Flächen, die 2008 als Grünland galten oder später dazu wurden. Man muss herausfinden, ob sie von selbst Grünland bleiben würden oder nicht, wenn niemand eingreift. Das kann Grünland sein, das viele verschiedene Pflanzen und Tiere hat. Auf solchem Grünland darf man kein Material für Bio-Kraftstoffe anbauen. Das bedeutet so viel wie, dass eine Umwandlung von beispielsweise bewaldeten Flächen oder Grünland in eine Kulturfläche eine Landnutzungsänderung darstellt, während die Umstellung einer Kultur (z.B. Mais) auf eine andere (z.B. Raps) keine Landnutzungsänderung wäre. Wen nachgewiesen wird, dass die landwirtschaftliche Anbaufläche zum 01.01.2008 als landwirtschaftliche Anbaufläche ausgewiesen war und nach dem Stichtag keine Änderungen der Landnutzung stattgefunden hat, ist el gleich „0“.  

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Anforderungen an die Berechnung von Emissionseinsparungen infolge verbesserter landwirtschaftlicher Bewirtschaftungspraktiken(e_sca)

Verbesserte landwirtschaftliche Bewirtschaftungspraktiken können zu Emissionseinsparungen durch Anreicherung von Kohlenstoff im Boden beitragen Zu diesen Bewirtschaftungspraktiken gehören unter anderem die Umstellung auf eine reduzierte Bodenbearbeitung oder eine Nullbodenbearbeitung, eine verbesserte Fruchtfolge, eine verbesserte Düngemittelwirtschaft und der Einsatz natürlicher Boden Verbesserer, wie z.B. Kompost. Die Nutzung von Gülle/Mist als Substrat für die Erzeugung von Biogas und Biomethan gilt ebenso als verbesserte landwirtschaftliche Bewirtschaftung, da diffuse Feldemissionen vermieden werden. Emissionseinsparungen aus esca sind nur anwendbar, wenn die Maßnahmen der Verbesserung der landwirtschaftlichen Bewirtschaftung nach Januar 2008 vorgenommen wurde.  

Anforderungen an die Berechnung der Treibhausgas-Emissionen beim Transport und Vertrieb (e_td) nach SURE-EU-System

Die Emissionen, die beim Transport und der Lagerung der Biomasse entstehen, müssen auch berechnet werden. Wenn es mehrere Transportschritte gibt, muss jeder einzeln betrachtet werden. Tatsächliche Transportemissionen können nur bestimmt werden, wenn alle die Schnittstelle betreffenden Informationen zu den Transportschritten aufgezeichnet sind und entlang der Herstellungskette konsistent weitergegeben werden. Die bereits bei der Erzeugung und Anbau des Rohstoffs berücksichtigten Emissionen müssen hier nicht erneut betrachtet werden. Die letzte Schnittstelle in der Kette ist dafür verantwortlich, die Emissionen zu berechnen. Als „letzte Schnittstelle“ werden zertifizierte Betriebe bezeichnet, die feste oder gasförmige Biomasse-Brennstoffe in Strom oder Wärme umwandeln und in den Geltungsbereich der RED II Artikel 29 fallen.  

Anforderungen an die Berechnung der Treibhausgasemissionen bei der Verarbeitung(e_p) nach SURE-EU-System

Jede Verarbeitungsstätte muss garantieren, dass sämtliche THG-Emissionen aus der Verarbeitung (ep) bei der THG-Emissionsberechnung berücksichtigt werden. Dies umfasst Emissionen aus der Verarbeitung selbst, Abfälle, Leckagen und die Herstellung der während des Prozesses verwendeten Chemikalien oder Produkte. Dabei werden auch CO2-Emissionen, die dem Kohlenstoffgehalt fossiler Einsatzstoffe entsprechen, einbezogen – unabhängig davon, ob sie im Verlauf des Vorgangs verbrannt werden oder nicht. 

Bei der Berechnung der THG-Emissionen nach SURE-EU aus der Verarbeitung (ep) werden folgende Daten vor Ort aus betrieblichen Dokumenten bezogen: 

• Jahresstromverbrauch [kWh/a]
• Wärmeerzeugung: Kraftstofftyp für Dampferzeugung (z.B. Heizöl, Gas)
• Jahresbrennstoffverbrauch [kg/a] für Wärmeerzeugung
• Input-Herstellung [kg/a]: Menge an Chemikalien oder Produkten
• Jahresabwassermenge [l/a]
• Jahresertrag des Haupterzeugnisses [kg/a] 

Für die Emissionsberechnung müssen nach SURE-EU die Daten gemessen oder auf den Anlagenspezifikationen basieren. Bei bekannten Emissionsbereichen für ähnliche Anlagen wird der höchste Wert genutzt. Echte Emissionswerte werden nur festgestellt, wenn alle Emissionsinformationen erfasst und konsistent weitergegeben werden. Zusätzliche Emissionen müssen dem ep hinzugefügt werden. 

Emissionseinsparung durch CO₂-Abscheidung und -ersetzung (e_ccr)

Die Emissionseinsparung durch CO2-Abscheidung und -ersetzung (eccr) gemäß der Richtlinie (EU) 2018/2001 bezieht sich direkt auf die Biomasse-Brennstoffproduktion. Sie beschränkt sich auf Emissionen, die durch die Abscheidung von CO2 aus Biomasse vermieden werden und bei der Produktion von Produkten und Dienstleistungen statt CO2 fossilen Ursprungs genutzt werden. Wenn der Einsatz von fossilem Kohlenstoff in Produkten oder Dienstleistungen üblich ist, gilt nach SURE-EU der Ersatz durch biogenen Kohlenstoff als erfüllt und ein Nachweis ist nicht erforderlich. Dennoch müssen Beweise für die erzeugten Mengen an biogenem CO2 vorgelegt werden, die tatsächlich gewerblich verwendet werden. Nachweise für die erste Menge fossilem CO2 durch Biogenes könnten folgendermaßen aussehen: 

• Lieferscheine und Rechnungen 

• Detaillierte Dokumente über den Kauf und Empfang von biogenem CO2 

• Messprotokolle und Produktionsaufzeichnungen: 

• Detaillierte Aufzeichnungen über die Mengen an erzeugtem biogenem CO2  

• Verträge und Vereinbarungen 

• Verträge mit Lieferanten oder anderen Parteien, die den Einsatz von biogenem Material oder biogenem CO2 betreffen  

Zur Emissionsberechnung (eccr) sind zu beachten: 

• Biomasse-Brennstoffmenge
• Menge an biogenem CO2  

Zur CO2-Aufbereitung müssen weiterhin ermittelt werden: 

• Energiemenge (Strom, Wärme)
• Menge an Hilfsstoffen  
• Weitere energetische Inputgrößen und deren Treibhausgasemissionen. 

Folgende Anlagen könnten von der Abscheidung des CO2s profitieren: 

• Biomassekraftwerke 
• Biogasanlagen 
• Bioethanolanlagen 
• Biodieselanlagen 

Für alle Anlagen wäre es wichtig, über die geeignete Infrastruktur und Technologie zu verfügen, um CO2 effizient abzuscheiden, zu Lagern oder zu Nutzen.  

CO₂-Abscheidung und geologische Speicherung (e_ccs) nach SURE-EU

Einsparungen von Emissionen durch die Abtrennung und geologische Lagerung (eccs), die nicht in ep einfließen, betreffen nur die Emissionen, die durch die Abtrennung und Bindung des freigesetzten CO2 verhindert wurden. Diese sind direkt mit der Extraktion, Beförderung, Verarbeitung und Distribution des Biomasse-Brennstoffs verknüpft.  

Für die Kalkulation dieser Emissionseinsparungen (eccs) sollten berücksichtigt werden: 

• Produzierte Menge des Biomasse-Brennstoffs
• Produzierte Menge von biogenem CO2 

Bei der CO2-Aufbereitung (Verdichtung und Umwandlung in flüssiges Kohlendioxid) sind ebenfalls folgende Punkte zu beachten: 

• Verbrauchte Energiemenge (Elektrizität, Wärme etc.)
• Verbrauchte Menge an Zusatzstoffen
• Andere, in dieser Liste nicht genannte, verfahrensbezogene energetische Inputs und die dazugehörigen Treibhausgasemissionen dieser verbrauchten Mengen. 

Die Berücksichtigung von Emissionseinsparungen durch die Abtrennung und geologische Lagerung von CO2 (eccs) erfordert einen validen Nachweis über die tatsächliche Abscheidung und sichere Lagerung. Bei direkter Lagerung muss überprüft werden, ob der Speicher dicht und konform mit der Richtlinie 2009/31/EG ist. 

Einsparungen durch eccs, die nicht in ep eingeschlossen sind, beschränken sich auf die durch Abscheidung und Lagerung verhinderten Emissionen. Diese sind direkt mit der Herstellung, Beförderung, Verarbeitung und Verteilung von Biokraftstoffen verknüpft, vorausgesetzt, die Lagerung entspricht der Richtlinie 2009/31/EG. 

Die Bewertungsperiode für eccs muss mit der Treibhausgasbewertungsperiode des Hauptproduktionspfads (Biomasse-Brennstoff) nach SURE-EU übereinstimmen. 

Die Abscheidung und geologische Speicherung von Kohlendioxid (eccs– „Emissionseinsparungen durch Abscheidung und geologische Speicherung“) und die Abscheidung und Ersetzung von CO2 (eccr – „Emissionseinsparungen durch Abscheidung und Ersetzung“) haben unterschiedliche technologische, wirtschaftliche und regulatorische Herausforderungen und Vorteile. Einige Gründe, warum eccs möglicherweise nicht so häufig betrieben wird wie eccr, sind: 

1. Infrastruktur und Kosten: eccs erfordert den Zugang zu geeigneten geologischen Formationen für die CO2-Speicherung sowie die Infrastruktur für den Transport und die Injektion des CO2 in diese Formationen. Dies kann mit erheblichen Kosten verbunden sein.
2. Langzeitverantwortung und Überwachung: Sobald CO2 geologisch gespeichert ist, besteht die Notwendigkeit, die Speicherstätten über einen langen Zeitraum zu überwachen, um sicherzustellen, dass es zu keinen Leckagen kommt. Dies kann zusätzliche Kosten und Verantwortlichkeiten für den Betreiber bedeuten. 
3. Regulatorische Herausforderungen: In vielen Ländern gibt es strenge Vorschriften für die geologische Speicherung von CO2, um potenzielle Umweltauswirkungen und Risiken für die menschliche Gesundheit zu minimieren. Dies kann den Prozess der Implementierung von eccs-Projekten verlangsamen. 
4. Wirtschaftliche Vorteile von eccr: Beim eccr wird das abgeschiedene CO2 in nützliche Produkte oder Brennstoffe umgewandelt, was potenzielle wirtschaftliche Vorteile gegenüber der einfachen Speicherung bietet. 
5. Öffentliche Akzeptanz: Es kann Bedenken in der Öffentlichkeit hinsichtlich der Sicherheit der geologischen CO2-Speicherung geben, insbesondere in Gebieten, die in der Nähe potenzieller Speicherstätten liegen. 
6. Technologische Reife: Während beide Technologien fortgeschritten sind, kann die Technologie der CO2-Nutzung (wie bei eccr) in einigen Branchen als weiter entwickelt und erprobt angesehen werden als die Technologie der geologischen Speicherung. 

Es ist wichtig zu betonen, dass sowohl eccs als auch eccr ihre eigenen Vorzüge und Herausforderungen haben und beide Technologien im Kontext der globalen Bemühungen zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen wertvoll sein können. Der tatsächliche Einsatz dieser Technologien kann je nach regionalen, wirtschaftlichen und technologischen Gegebenheiten variieren. 

Momentane eccs Projekte finden sich überwiegend im skandinavischen Raum wie Norwegen zum Beispiel, da diese über die nötige Technologie verfügen.  

Gesamtberechnung SURE-EU

Um nun die Gesamtemissionen die bei der Produktion des Biomasse-Brennstoffs vor der Energieumwandlung zu berechnen, werden die Werte, die man zuvor ermittelt hat.  

Eec=0 gCO2eq/MJ 

El= 0 gCO2eq/MJ 

Ep= 5,9 gCO2eq/MJ 

Etd= 0,8 gCO2eq/MJ 

Esca= -97,6 gCO2eq/MJ 

E= 0 gCO2eq/MJ + 0 gCO2eq/MJ + 5,8 gCO2eq/MJ + 0,8 gCO2eq/MJ – 97,6 gCO2eq/MJ 

Ergebnis = -91gCO2eq/MJ 

Anhand der oben gegeben Formel, können die Werte nun eingetragen werden. Die Werte sind Standardwerte aus der RED II. Mit den Standardwerten kommt man auf eine Einsparung von -91gCO2eq/MJ. 

Berechnung der Treibhausgasminderung durch die letzte Schnittstelle  

Die letzte Schnittstelle ermittelt die durch die Biomasse-Brennstoffe verursachten THG-Emissionen „E“ in gCO2eq/MJ Biomasse-Brennstoff und errechnet die für die Wärme und/oder Stromerzeugung durch die Biomassebrennstoffe verursachten THG-Emissionen in gCO2eq/MJ Endenergieprodukt (Strom, Wärme). 

Die Treibhausgasemissionen von Biomasseanlagen, die ausschließlich Wärme erzeugen, werden wie folgt berechnet:  

ECh= E /ƞh 

Die Treibhausgasemissionen von Biomasseanlagen, die ausschließlich Elektrizität erzeugen, werden wie folgt berechnet:  

ECel= E /ƞel 

ECh,el = Gesamttreibhausgasemission durch das Endenergieprodukt  

E = Gesamttreibhausgasemissionen des Biomasse-Brennstoffs vor dessen Endumwandlung  

ηel = elektrischer Wirkungsgrad, definiert als die jährlich produzierte elektrische Leistung, dividiert durch den jährlich eingesetzten Brennstoff auf Grundlage des Energiegehalts  

ηh = Wärmewirkungsgrad, definiert als die jährlich erzeugte Nutzwärme, dividiert durch den jährlich eingesetzten Brennstoff auf Grundlage des Energiegehalts 

Bsp.: Würde man nun die Emissionen berechnen wollen, wie diese nach der Umwandlung wären, müsste man nun -91gCO2eq/MJ (oben berechnet) geteilt durch den elektrischen Wirkungsgrad gerechnet werden. Hier wurde ein Wirkungsgrad von 0,8 angenommen zu anschauungszwecken. Teilt man diese Werte nun, kommt man auf eine Gesamttreibhausgasemission durch das Endenergieprodukt von -113,75gCO2eq/MJ.  

Wer muss eine THG-Bilanz im SURE-System machen? 

Wirtschaftsbeteiligte, die Biomasse-Brennstoffe aufnehmen, handeln, verarbeiten oder zur Erzeugung von Strom oder Wärme (Kälte) nutzen, sind im SURE-EU-System zu konkreten Angaben der im jeweiligen Betrieb entstehenden Treibhausgasemissionen und zur Weitergabe der Daten an die nachgelagerte Schnittstelle verpflichtet, sofern die Konversionsanlage, welche die Biomasse einsetzt, zu einer Treibhausgasbilanzierung gemäß den Vorgaben der EU-Richtlinie 2018/2001 verpflichtet ist. Solche Anlagen sind diejenigen, die Biokraftstoffen oder Brennstoffen produzieren. Jedoch kann eine THG-Bilanzierung auf freiwilliger Basis erstellt werden. Das bedeutet, dass eine THG-Bilanzierung im SURE-Sektor nicht zwingend erforderlich ist. Indessen impliziert dies keineswegs, dass eine derartige Regelung nicht zu einem späteren Zeitpunkt in Kraft treten könnte. Eine THG-Bilanzierung nach SURE erstellen zu lassen kann dabei natürlich für die Zukunft nützlich sein. Einige Gründe für diese Erstellung wären zum Beispiel:  

• Umweltbewusstsein: Eine THG-Bilanz nach SURE kann Ihnen dabei helfen, ein klares Bild über die Treibhausgasemissionen Ihrer Organisation oder Ihres Unternehmens zu geben. Dies ermöglicht Ihnen, Maßnahmen zu ergreifen, um diese Emissionen zu reduzieren und leistet einen Beitrag zur Förderung ökologischer Nachhaltigkeit.  

• • Ein Beispiel wäre die Verminderung des Methanschlupfs 

• Reputationsmanagement: Viele Kunden und Stakeholder legen Wert auf umweltfreundliche Praktiken. Mit einer THG-Bilanz und der Bekanntgabe der Bemühungen zur Reduzierung von Emissionen kann das Image des Unternehmens verbessert werden.  

•  

• Wirtschaftliche Vorteile: Die Analyse der THG-Emissionen nach SURE kann dazu beitragen, ineffiziente Prozesse zu identifizieren. Die Reduzierung dieser Emissionen könnte dazu beitragen Kosten einzusparen 

• Compliance mit internationalen Standards: Manchmal kann die Einhaltung von freiwilligen Standards oder Rahmenwerken Ihnen Zugang zu bestimmten Märkten oder Partnerschaften ermöglichen, auch wenn diese nicht gesetzlich vorgeschrieben sind

Quellen

Systemgrundsätze für die Nutzung, Verarbeitung und den Handel von Biomasse Brennstoffen sowie ihre Konversion zu Strom und Wärme – https://sure-system.org/images/Systemdokumente_DE/Systemgrundsaetze/SSP-USE-de-1.3_NutzungBiomasse_final.pdf 

Technische Anleitung für die Treibhausgas-Berechnung – https://sure-system.org/images/Systemdokumente_DE/TechnischeAnleitungen/TG-GHG-de-1.2_THG-Berechnung_final.pdf 

Begriffsbestimmungen im SURE-System: 
https://sure-system.org/images/Systemdokumente_DE/TechnischeAnleitungen/TG-DEF-de-1.3_Definitionen_final.pdf 

RICHTLINIE (EU) 2018/2001 DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 11. Dezember 2018 zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen (Neufassung) 
EUR-Lex – 32018L2001 – EN – EUR-Lex (europa.eu)